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CN109844630B - 双稳态胆甾型液晶可切换窗口 - Google Patents

双稳态胆甾型液晶可切换窗口 Download PDF

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CN109844630B
CN109844630B CN201780063792.9A CN201780063792A CN109844630B CN 109844630 B CN109844630 B CN 109844630B CN 201780063792 A CN201780063792 A CN 201780063792A CN 109844630 B CN109844630 B CN 109844630B
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liquid crystal
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Abstract

一种双稳态胆甾型液晶可切换窗口在不存在施加电压时具有两种稳定状态。第一稳定状态是对可见光透明或具有反射性的平面状态。第二稳定状态是对可见光不透明的焦点圆锥状态。所述窗口可以经由第一电压脉冲从所述第一稳定状态切换到所述第二稳定状态并且经由第二电压脉冲从所述第二稳定状态切换到所述第一稳定状态。所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲可以具有相同的频率。

Description

双稳态胆甾型液晶可切换窗口
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月9日提交的题为“双稳态胆甾型液晶可切换窗口(BistableCholesteric Liquid Crystal Switchable Window)”的美国临时申请序列号62/385,282的优先权，所述美国临时申请的内容通过引用结合在此。
背景技术
本公开涉及一种在不存在施加电压时具有两种稳定状态的双稳态胆甾型液晶可切换窗口。具体地说，双稳态胆甾型液晶可切换窗口可以通过施加具有相同频率的电压脉冲而在两个方向上在这两种稳定状态之间进行切换。
现有技术下的可切换窗口是由胆甾型液晶和聚合物的复合物制成的聚合物稳定胆甾型构造(PSCT)可切换窗口(或遮光器)。材料夹置在具有透明电极的两个平行基板(例如，玻璃板和/或塑料膜)之间。向电极施加电压以切换PSCT材料。可以在三种模式下操作PSCT材料：正常模式、反向模式和双稳态模式。正常模式PSCT可切换窗口在不存在施加电压时处于不透明的焦点圆锥状态并且当施加电压时切换到透明垂直排列状态。反向模式PSCT可切换窗口在不存在施加电压时处于透明平面状态并且当施加电压时切换到不透明焦点圆锥状态。这两种模式的问题在于，必须施加电压来维持光学状态中的一种。当必须长时间施加电压时，窗口将会消耗大量能量。双稳态模式PSCT可切换窗口在不存在施加电压时具有两种稳定状态。双稳态中的一种是透明垂直排列状态。另一种双稳态是不透明焦点圆锥状态。当施加具有低频率的AC电压时，材料具有正介电各向异性，而当施加具有高频率的AC电压时，材料具有负介电各向异性。双稳态PSCT窗口通过使用具有低频率的AC电压脉冲从透明状态切换到不透明状态并且通过使用具有高频率的另一个AC电压脉冲从不透明状态切换回透明状态。这个双稳态模式的问题在于，必须使用具有不同频率的电压脉冲，这使驱动电路系统较为昂贵。此外，频率随环境温度改变。
期望提供一种双稳态液晶可切换窗口，其中所述双稳态液晶可切换窗口可以通过施加电压脉冲而在两种稳定状态之间进行切换，其中用于从第一状态切换到第二状态并从第二状态切换到第一状态的电压脉冲具有相同的频率。
发明内容
本公开涉及在不存在施加电压时具有两种稳定状态的双稳态胆甾型液晶可切换窗口。
一些实施例中揭示了一种双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其在不存在施加电压时具有两种稳定状态。
第一稳定状态是对可见光透明或具有反射性的平面状态。第二稳定状态是对可见光不透明的焦点圆锥状态。
所述双稳态窗口可以通过第一电压脉冲从所述第一稳定状态切换到所述第二稳定状态。
所述双稳态窗口可以通过第二电压脉冲从所述第二稳定状态切换到所述第一稳定状态。
所述第一电压脉冲具有第一频率，所述第二电压脉冲具有第二频率，所述第一频率与所述第二频率之间的差小于2000Hz。
在一些实施例中，所述双稳态胆甾型液晶可切换窗口包含位于两个电极之间的液晶层，其中所述液晶层包括液晶。
所述两个电极可以是氧化铟锡电极。
在一些实施例中，所述液晶具有相对差小于30％的扭曲弹性常数和弯曲弹性常数。
所述液晶层可以进一步包含弹性常数调节剂和手性掺杂剂。
在一些实施例中，所述弹性常数调节剂是二聚体。
所述二聚体可以是1"7"-双(4-氰基联苯-4'-基)庚烷。
在一些实施例中，所述弹性常数调节剂和所述手性掺杂剂控制散射焦点圆锥状态的透射率。
所述弹性常数调节剂具有小于所述扭曲弹性常数的130％的小弯曲弹性常数。
在一些实施例中，所述弹性常数调节剂是具有弯曲分子形状的液晶。
所述弹性常数调节剂和所述手性掺杂剂控制透明平面状态的透射率。
在一些实施例中，所述双稳态胆甾型液晶可切换窗口进一步包含位于所述两个电极与所述液晶层之间的配向层。
所述配向层可以包含聚酰亚胺。
在一些实施例中，所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲具有相同的脉冲宽度。
所述脉冲宽度可以为约0.5秒。
在一些实施例中，所述液晶层包括约45wt％到约65wt％的所述液晶、约20wt％到约40wt％的二聚体和约5wt％到约25wt％的手性掺杂剂。
所述液晶层可以包含约50wt％到约60wt％的所述液晶、约25wt％到约35wt％的二聚体和约10wt％到约20wt％的手性掺杂剂。
在一些实施例中，所述液晶层包括约55wt％的所述液晶、约29wt％的二聚体和约15wt％的手性掺杂剂。
所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲可以具有不同的脉冲宽度。
其它实施例中揭示了一种双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其在不存在施加电压时具有两种稳定状态。
第一稳定状态是对可见光透明或具有反射性的平面状态。
第二稳定状态是对可见光不透明的焦点圆锥状态。
所述双稳态窗口可以通过第一电压脉冲从所述第一稳定状态切换到所述第二稳定状态。
所述双稳态窗口可以通过第二电压脉冲从所述第二稳定状态切换到所述第一稳定状态。
所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲具有相同的频率。
在一些实施例中，所述窗口包含位于两个电极之间的液晶层，其中所述液晶层包括液晶。
所述两个电极可以是氧化铟锡(ITO)电极。
在一些实施例中，所述液晶层进一步包括二聚体和手性掺杂剂。
所述二聚体可以是1"7"-双(4-氰基联苯-4'-基)庚烷。
在一些实施例中，所述窗口进一步包含位于所述两个电极与所述液晶层之间的配向层。
所述配向层可以包含聚酰亚胺。
在一些实施例中，所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲具有相同的脉冲宽度。在其它实施例中，所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲具有不同的脉冲宽度。
所述脉冲宽度可以为约0.5秒。
在一些实施例中，所述液晶层包括约45wt％到约65wt％的所述液晶、约20wt％到约40wt％的二聚体和约5wt％到约25wt％的手性掺杂剂。
所述液晶层可以包含约50wt％到约60wt％的所述液晶、约25wt％到约35wt％的二聚体和约10wt％到约20wt％的手性掺杂剂。
在一些实施例中，所述液晶层包括约55wt％的所述液晶、约29wt％的二聚体和约15wt％的手性掺杂剂。
在一些实施例中，二聚体用于减少透明状态下的缺陷并且增加透明状态下的透射率。
进一步的实施例中揭示了一种用于操作双稳态胆甾型液晶可切换窗口的方法。所述方法包含：向所述窗口实施第一电压；关闭所述第一电压；以及向所述窗口实施第二电压。
所述第一电压的施加使所述窗口从第一透明或反射状态变到不透明状态。
所述第二电压的施加使所述窗口从所述不透明状态变到第二透明或反射状态。
所述第一电压和所述第二电压是相同或不同的。
以第一频率施加所述第一电压。
以第二频率施加所述第二电压。
所述第一频率与所述第二频率之间差的绝对值小于2000Hz。
在一些实施例中，所述第一电压和所述第二电压是相同的。在其它实施例中，所述第一电压和所述第二电压是不同的。
可以相同或不同的频率施加所述第一电压和所述第二电压。
所述第一电压具有第一脉冲宽度并且所述第二电压具有第二脉冲宽度。
在一些实施例中，所述第一脉冲宽与所述第二脉冲宽相同。
在其它实施例中，所述第一脉冲宽与所述第二脉冲宽不同。
在一些实施例中，所述第一电压超过所述第二电压。
在其它实施例中，所述第二电压超过所述第一电压。
在进一步的实施例中，所述第一电压与所述第二电压彼此相等。
在一些实施例中，所述第一频率超过所述第二频率。
在其它实施例中，所述第二频率超过所述第一频率。
在进一步的实施例中，所述第一频率和所述第二频率彼此相等。
在一些实施例中，所述第一脉冲宽度超过所述第二脉冲宽度。
在其它实施例中，所述第二脉冲宽度超过所述第一脉冲宽度。
在进一步的实施例中，所述第一脉冲宽度与所述第二脉冲宽度彼此相等。
下文更加具体地描述了本公开的这些和其它非限定性方面和/或目的。
附图说明
以下是附图说明，呈现附图是为了展示本文所揭示的示范性实施例而非限制本文所揭示的示范性实施例。
图1a到1d是示出了根据本公开的一些实施例的双稳态液晶可切换窗口的操作的示意图。图1a展示了透明平面状态。图1c展示了不透明焦点圆锥状态。图1b和1d展示了施加电压期间的状态。
图2是实例1中的可切换窗口的透射率与时间的曲线图。窗口在每个基板上都包含配向层。
图3是实例2中的可切换窗口的透射率与时间的曲线图。窗口不包含配向层。
图4包含实例3中的可切换窗口在0V(图4a)下处于透明状态和在0V(图4b)下处于不透明状态时的照片。
具体实施方式
通过参考附图可以获得对本文所揭示的装置和方法的更全面了解。这些附图仅是基于方便和易于展现现有技术和/或本改进的示意性表示，并且因此不旨在指示组件或其部件的相对大小和尺寸。
尽管为了清晰起见以下说明中使用了特定术语，但是这些术语旨在仅指代附图中选择用于展示的实施例的特定结构并且不旨在限定或限制本公开的范围。在下文中的附图和以下说明中，应了解，相似的数字标记指代具有相似功能的部件。在以下说明书及随后的权利要求书中，将引用大量术语，这些术语应当被限定为具有以下含义。
除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个/种(a/an)”和“所述(the)”包含复数指示物。
如说明书和权利要求书所使用的，术语“包括”可以包含实施例“由……组成”和“基本上由……组成”。如本文所使用的术语“包括”、“包含”、“具有(having)”、“有(has)”、“可以”、“含有”及其变体旨在是需要指定部件/步骤存在并且允许其它部件/步骤存在的开放式过渡性短语、术语或词语。但是，此描述应被解释为也将装置或方法描述为“由所枚举部件/步骤组成”和“基本上由所枚举部件/步骤组成”，这允许仅指定部件/步骤存在但排除了其它部件/步骤。
本申请的说明书和权利要求书中的数值应被理解为包含与当减少到有效数字的相同数量时相同的数值以及与所述值的差异小于属于本申请中被描述为用于确定值的类型的常规测量技术的实验误差的数值。
数值应被理解为包含与当减少到有效数字的相同数量时相同的数值以及与所述值的差异小于属于在本申请中被描述为用于确定值的类型的传统测量技术的实验误差的数值。
本文所揭示的所有范围包含所列举的端点并且可独立地组合。
术语“约”可以用于包含可以在不改变那个值的基本功能的情况下发生变化的任何数值。当与范围一起使用时，“约”还揭示了由两个端点的绝对值限定的范围。术语“约”可以指代所指示的数加或减10％。
本公开的双稳态胆甾型液晶可切换窗口通过控制液晶的弹性常数产生。双稳态胆甾型液晶可切换窗口在不存在施加电压时具有两种稳定状态。双稳态中的一种是对可见光透明(或具有反射性)的平面状态。另一种双稳态是对可见光不透明的焦点圆锥状态。双稳态窗口可以通过电压脉冲从透明状态切换到不透明状态并且可以通过另一个电压脉冲从不透明状态切换回透明状态。电压脉冲的频率可以相同或彼此接近，这大大降低了驱动电路系统的成本并且使在宽温度区域内使用双稳态窗口成为可能。另外，不必施加电压来维持光学状态，并且因此这个可切换窗口节约了能量。
双稳态胆甾型液晶可切换窗口的一个非限制性实例在不存在施加电压时包含：两种稳定状态；其中第一稳定状态是对可见光透明或具有反射性的平面状态；其中第二稳定状态是对可见光不透明的焦点圆锥状态；其中双稳态窗口可以通过第一电压脉冲从第一稳定状态切换到第二稳定状态；其中双稳态窗口可以通过第二电压脉冲从第二稳定状态切换到第一稳定状态；其中第一电压脉冲具有第一频率，第二电压脉冲具有第二频率，并且第一频率与第二频率之间的差的绝对值小于2000Hz。
胆甾型液晶(CLC)具有这样的螺旋结构：细长液晶分子围绕被称为螺旋轴的正交轴在空间上扭曲。分子扭曲360°的距离是螺距并且用P表示。夹置在两个平行基板之间的CLC的光学性质取决于螺旋轴相对于基板的方向。由于旋转轴的不同取向，CLC展现出了具有不同光学性质的三种构造(状态)，如图1所示。
在图1中，所示系统包含第一基板105、第一电极110、液晶115、第二电极120和第二基板125。箭头130标示光的路径。所示步骤包含施加第一电压135、关闭第一电压140、施加第二电压145和关闭第二电压150。第二电压可以大于第一电压。
第一构造是这样的平面构造：螺旋轴如图1a所示垂直于基板，并且液晶以带宽Δλ＝(ne-n0)P、波长λ＝[(ne+n0)/2]P对光进行反射，其中ne和n0分别是液晶的非寻常折射率和寻常折射率。如果反射峰值在可见光区域之外并且不存在缺陷，平面状态对可见光透明。第二状态如图1b所示是这样的焦点圆锥状态：液晶与螺旋轴形成因域的不同而随机变化的多域结构并且液晶是光学地散射的，即不透明的。第三状态是这样的垂直排列状态：螺旋结构通过外部施加的电压展开，其中液晶分子垂直于配向，并且液晶变得透明。
CLC可以在不同状态之间进行切换。切换取决于CLC的介电各向异性和弹性常数。对于具有正介电各向异性的CLC，CLC可以如图1所示通过低电压从透明平面状态切换到不透明焦点圆锥状态。当施加电压移除时，如果基板的内表面上不存在强大的均匀配向层，CLC将仍处于这个状态。如果施加了高电压，CLC则切换到垂直排列状态。当施加电压移除时，CLC将松弛回到被称为暂时性平面状态的中间状态并且然后到平面状态。暂时性状态并不稳定并且具有节距P'＝(K33IKζ2)P，其中K22和K33分别是液晶的扭曲弹性常数和弯曲弹性常数。对于常规CLC，K33>K22，并且平面状态下存在许多缺陷。平面状态下的缺陷使光散射并且使材料模糊不清。虽然在不存在施加电压时平面状态和焦点圆锥状态都是稳定的，但是由于平面状态下的缺陷，CLC不适于可切换窗口。
本公开的CLC组合物具有彼此接近的扭曲弹性常数K22和弯曲弹性常数K33并且可用于双稳态可切换窗口。CLC由常规CLC和如二聚体等特殊材料制成，所述特殊材料实现了小弯曲弹性常数。当常规CLC和特殊材料以适当的浓度混合时，形成扭曲弹性常数和弯曲弹性常数彼此接近的CLC。这个CLC可被称为弹性常数匹配的胆甾型液晶(EMCLC)。EMCLC也具有正介电各向异性。
本公开的EMCLC可以夹置在具有一或多个透明电极的两个平行基板之间。EMCLC在不存在施加电压时具有两种稳定状态。双稳态中的一种是透明平面状态。另一种双稳态是不透明焦点圆锥状态。EMCLC可以通过施加低电压从透明平面状态切换到不透明焦点圆锥状态。当施加的电压移除时，EMCLC将仍处于不透明焦点圆锥状态。EMCLC可以通过施加高电压从不透明焦点圆锥状态返回到透明平面状态。在施加高电压期间，EMCLC切换到垂直排列状态。当施加的高电压移除时，EMCLC直接松弛到透明平面状态。获得的此平面状态没有缺陷并且具有超高透射率。
本公开的窗口可用于多个行业和应用。窗口会对隐私控制和能量流控制特别有用。
液晶的非限制性实例包含E系列和BL系列液晶(可从默克公司(Merck)商购)。
在一些实施例中，E系列液晶包含E7、E44和E48中的一或多种。
在一些实施例中，BL系列液晶包含BL003、BL006和BL038种的一或多种。
在一些实施例中，液晶组分包含氰基-联苯材料。
在一些实施例中，液晶组分包含氰基-三联苯材料。
在一些实施例中，液晶组分包含至少一种氰基-联苯材料和至少一种氰基-三联苯材料的混合物。
在一些实施例中，液晶组分仅包含一种类型的液晶材料。
在一些实施例中，液晶组分包含多种不同的液晶材料。
所述多种可以包含两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种或更多种液晶材料。
在更具体的实施例中，液晶部件包含至少两种不同的液晶材料。第一液晶材料与第二液晶材料之比(按重量计)可以在约1:99到约99:1的范围内，包含约10:90到约90:10、约20:80到约80:20、约70:30到约30:70、约40:60到约60:40、约45:55到约55:45以及约50:50。
弹性常数调节剂材料的非限制性实例包含二聚体和弯核液晶。弯核液晶还可被称为香蕉状液晶。
可以用于本公开的电极的非限制性实例包含氧化铟锡和导电聚合物。
可以用于本公开的手性掺杂剂的非限制性实例包含R811、S811、R1011、S1011、R5011和S5011(可从默克公司获得)。
在一些实施例中，手性掺杂剂包含多对对映体。
第一电压脉冲和第二电压脉冲可以具有相同频率或彼此接近的频率。当第一电压脉冲和第二电压脉冲的差在0Hz到2000Hz时，认为频率彼此接近。在一些实施例中，频率差在0Hz到1500Hz的范围内，包含0Hz到1000Hz、0Hz到500Hz、0Hz到250Hz、0Hz到100Hz、0Hz到75Hz、0Hz到50Hz、0Hz到40Hz、0Hz到30Hz、0Hz到20Hz、0Hz到15Hz、0Hz到12Hz、0Hz到10Hz、0Hz到9Hz、0Hz到8Hz、0Hz到7Hz、0Hz到6Hz、0Hz到5Hz、0Hz到4Hz、0Hz到3Hz、0Hz到2Hz以及0Hz到1Hz。
液晶可以具有彼此相等或彼此接近的扭曲弹性常数和弯曲弹性常数。当扭曲弹性常数和弯曲弹性常数的相对差小于30％时，认为扭曲弹性常数和弯曲弹性常数彼此接近。在一些实施例中，差小于25％，包含小于20％、小于15％、小于10％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％以及小于1％。
弹性常数调节剂可以具有小弯曲弹性常数。在一些实施例中，小弯曲弹性常数可以小于扭曲弹性常数的130％。
在一些实施例中，所述一或多个配向层包含聚酰亚胺、聚乙烯醇和/或聚(甲基丙烯酸甲酯)。
还揭示了使用双稳态胆甾型液晶可切换窗口的方法。方法的一个非限制性实例包含：向窗口施加第一电压；关闭第一电压；以及向窗口施加第二电压。
第一电压的施加将窗口从第一透明或反射状态变到不透明状态。第二电压的施加将窗口从不透明状态变到第二透明或反射状态。
第一电压和述第二电压是相同或不同的。以第一频率施加第一电压。以第二频率施加第二电压。第一频率与第二频率之间的差的绝对值可以小于2000Hz。
在一些实施例中，第一电压在约10V到约70V的范围内，包含约20V到约60V、约30V到约50V、约35V到约45V以及约40V。在其它实施例中，第一电压在约40V到约120V的范围内，包含约50V到约110V、约60V到约100V、约70V到约90V、约75V到约85V以及约80V。
在一些实施例中，第二电压在约40V到约120V的范围内，包含约50V到约110V、约60V到约100V、约70V到约90V、约75V到约85V以及约80V。在其它实施例中，第二电压在约100V到约180V的范围内，包含约110V到约180V、约120V到约160V、约130V到约150V、约135V到约145V以及约140V。
在一些实施例中，第一电压与第二电压之比在约0.1:1到约1:1的范围内，包含约0.25:1到约0.75:1、约0.4:1到约0.6:1、约0.45:1到约0.55:1以及约0.5:1。在其它实施例中，比率在约0.2:1到约1.1:1的范围内，包含约0.45:1到约0.7:1、约0.5:1到约0.65:1、约0.54:1到约0.6:1以及约0.57:1。
在一些实施例中，第一脉冲宽度和第二脉冲宽度独立地在约0.1秒到约1秒的范围内，包含约0.2秒到约0.8秒、约0.3秒到约0.7秒、约0.4秒到约0.6秒、约0.45秒到约0.55秒以及约0.5秒。
在一些实施例中，第一频率和第二频率独立地在约1Hz到约120Hz的范围内，包含约5Hz到约100Hz、约10Hz到约90Hz、约25Hz到约80Hz、约40Hz到约70Hz、约50Hz到约70Hz、约55Hz到约65Hz以及约60Hz。
提供以下实例以展示本公开的装置和方法。实例仅是说明性的并且不旨在将本公开限制于本文所阐明的材料、条件或工艺参数。
实例
实例1：
通过将29wt％的CB7CB(来自海牙国际私法会议(HCCH)的二聚体)(1",7"-双(4-氰基联苯-4'-基)庚烷)、55wt％的BL038(来自默克公司的低分子量向列型液晶混合物)和16wt％的CB 15(来自默克公司的手性掺杂剂)((S)-4-氰基-4'-(2-甲基丁基)联苯)混合，制成EMCLC。使用混合物填充包含具有氧化铟锡(ITO)透明电极的两个平行玻璃基板的电池。将电池的内表面用PI255(来自杜邦公司(DuPont))(稀释溶剂中1％的PI2555)涂覆并进行摩擦。电池厚度由15微米垫片控制。
使绿色激光器正常照射在电池上，并且在电池后面放置光电二极管以测量电池的透射率。图2示出了电池对电压脉冲的响应。施加的电压脉冲为0.5秒宽并且具有60Hz的频率。最初，窗口处于具有接近90％的高透射率的透明状态。光损失主要是由玻璃-空气界面的反射引起的。当施加40V的低电压脉冲时，窗口切换到不透明焦点圆锥状态。焦点圆锥状态具有约1％的低透射率。进行脉冲之后，窗口仍处于不透明焦点圆锥状态。当施加79V的高电压脉冲时，窗口切换到透明垂直排列状态。进行脉冲之后，窗口松弛到具有90％高透射率的透明平面状态。窗口仍无限期地处于透明状态很长时间。
实例2：
通过将29wt％的CB7CB(来自HCCH的二聚体)、55wt％的BL038(来自默克公司的向列型液晶)和16wt％的CBI5(来自默克公司的手性掺杂剂)混合，制成EMCLC。混合物填充具有带氧化铟锡(ITO)透明电极的两个平行玻璃基板的电池。电池的内表面不具有配向层但被摩擦。电池厚度由15微米垫片控制。
使绿色激光器正常照射在电池上，并且在电池后面放置光电二极管以测量电池的透射率。图3示出了电池对电压脉冲的响应。施加的电压脉冲为0.5秒宽并且具有60Hz的频率。最初，窗口处于具有接近77％的高透射率的透明状态。光损失主要是由玻璃-空气界面的反射引起的。当施加40V的低电压脉冲时，窗口切换到不透明焦点圆锥状态。焦点圆锥状态具有小于1％的低透射率。进行脉冲之后，窗口仍处于不透明焦点圆锥状态。当施加81V的高电压脉冲时，窗口切换到透明垂直排列状态。进行脉冲之后，窗口松弛到具有77％高透射率的透明平面状态。窗口仍无限期地处于透明状态很长时间。
实例3：
通过将29wt％的CB7CB(来自HCCH的二聚体)、55wt％的BL038(来自默克公司的向列型液晶)和16wt％的CB 15(来自默克公司的手性掺杂剂)混合，制成EMCLC。混合物填充包含具有氧化铟锡(ITO)透明电极的两个平行玻璃基板的电池。将电池的内表面用PI255(来自杜邦公司)(稀释溶剂中0.1％的PI2555)涂覆并进行摩擦。电池厚度由25微米垫片控制。
双稳态CLC可切换窗口通过施加80V的0.5秒宽脉冲从透明平面状态切换到不透明焦点圆锥状态并且通过施加140V的0.5秒宽脉冲从不透明焦点圆锥状态切换回到明平面状态。图4示出了双稳态CLC可切换窗口的照片。图4a示出了在0V下处于透明状态的窗口。图4b示出了在0V下处于不透明状态的窗口。
参考示范性实施例，已经描述了本公开。显然，通过阅读和理解前述详细说明，其他人将会提出修改和改动。本公开旨在被解释为包含所有此些修改和改动，只要此些修改和改动落入所附权利要求书或其等同物的范围内即可。

Claims (20)

1.一种双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其在不存在施加电压时具有：
两种稳定状态；
其中第一稳定状态是对可见光透明或具有反射性的平面状态；
其中第二稳定状态是对可见光不透明的焦点圆锥状态；
其中所述双稳态窗口能够通过第一电压脉冲从所述第一稳定状态切换到所述第二稳定状态；
其中所述双稳态窗口能够通过第二电压脉冲从所述第二稳定状态切换到所述第一稳定状态；
其中所述第一电压脉冲具有第一频率，所述第二电压脉冲具有第二频率，并且所述第一频率与所述第二频率之间的差的绝对值小于2000Hz；以及
其中所述第一电压脉冲具有第一脉冲宽度，所述第二电压脉冲具有第二脉冲宽度，且所述第一脉冲宽度和所述第二脉冲宽度独立地在约0.1秒到约1秒的范围内。
2.根据权利要求1所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其包括：
位于两个电极之间的液晶层，其中所述液晶层包括液晶。
3.根据权利要求2所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述两个电极是氧化铟锡电极。
4.根据权利要求2和3中任一项所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述液晶具有相对差小于30％的扭曲弹性常数和弯曲弹性常数。
5.根据权利要求4所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述液晶层进一步包括弹性常数调节剂和手性掺杂剂。
6.根据权利要求5所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述弹性常数调节剂是二聚体。
7.根据权利要求6所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述二聚体是1"7"-双(4-氰基联苯-4'-基)庚烷。
8.根据权利要求5所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述弹性常数调节剂和所述手性掺杂剂控制散射焦点圆锥状态的透射率。
9.根据权利要求5所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述弹性常数调节剂具有小于所述扭曲弹性常数的130％的小弯曲弹性常数。
10.根据权利要求5所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述弹性常数调节剂是具有弯曲分子形状的液晶。
11.根据权利要求5所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述弹性常数调节剂和所述手性掺杂剂控制所述平面状态的透射率，所述平面状态对可见光是透明的。
12.根据权利要求2所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其进一步包括位于所述两个电极与所述液晶层之间的配向层。
13.根据权利要求12所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述配向层包括聚酰亚胺。
14.根据权利要求1所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述第一脉冲宽度和所述第二脉冲宽度相同。
15.根据权利要求14所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述脉冲宽度为约0.5秒。
16.根据权利要求2所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述液晶层包括约45wt％到约65wt％的所述液晶、约20wt％到约40wt％的二聚体和约5wt％到约25wt％的手性掺杂剂。
17.根据权利要求2所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述液晶层包括约50wt％到约60wt％的所述液晶、约25wt％到约35wt％的二聚体和约10wt％到约20wt％的手性掺杂剂。
18.根据权利要求2所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述液晶层包括约55wt％的所述液晶、约29wt％的二聚体和约15wt％的手性掺杂剂。
19.根据权利要求1所述的双稳态胆甾型液晶可切换窗口，其中所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲具有不同的脉冲宽度。
20.一种用于操作双稳态胆甾型液晶可切换窗口的方法，其包括：
向所述窗口施加第一电压；
其中所述第一电压的施加使所述窗口从第一透明或反射状态变到不透明状态；
关闭所述第一电压；以及
向所述窗口施加第二电压；
其中所述第二电压的施加使所述窗口从所述不透明状态变到第二透明或反射状态；
其中所述第一电压和所述第二电压是相同或不同的；其中以第一频率施加所述第一电压；
其中以第二频率施加所述第二电压；并且其中所述第一频率与所述第二频率之间的差的绝对值小于2000Hz；以及
其中所述第一电压具有第一脉冲宽度，所述第二电压具有第二脉冲宽度，且所述第一脉冲宽度和所述第二脉冲宽度独立地在约0.1秒到约1秒的范围内。
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